Использование полезных почвенных микроорганизмов может стать одним из перспективных направлений развития экологичного рисоводства. Исследователи изучили свойства бактерий Rhodobacter sphaeroides и Blastochloris sulfoviridis, способных одновременно участвовать в питании растений и влиять на образование метана в затопленной почве.
По результатам исследований, применение таких микроорганизмов позволило сократить выбросы метана на 75,2%. Одновременно бактерии способствуют переводу фосфора в доступную для растений форму и участвуют в фиксации атмосферного азота.
Такое сочетание свойств делает микроорганизмы перспективной основой для создания комплексных биопрепаратов для рисоводства.
Почему рисовые поля являются источником метана.
Традиционная технология выращивания риса предполагает длительное затопление чеков. В почве при этом возникает дефицит кислорода и создаются условия для развития микроорганизмов, образующих метан.
Особенно сложная ситуация может складываться на кислых сульфатных почвах. В такой среде часть питательных элементов переходит в соединения, которые плохо усваиваются растениями.
Чтобы обеспечить рис необходимыми элементами питания, хозяйствам приходится увеличивать использование минеральных удобрений. Это повышает себестоимость выращивания культуры и может увеличивать нагрузку на окружающую среду.
Ученые исследовали бактерии, приспособленные к кислым почвам.
Для экспериментов были отобраны местные штаммы пурпурных несерных бактерий, естественным образом приспособившихся к жизни в кислой среде.
Исследователей заинтересовала их способность одновременно воздействовать на несколько процессов, происходящих в почве.
Микроорганизмы выделяют органические кислоты, участвуют в преобразовании труднорастворимых соединений фосфора и способны фиксировать атмосферный азот.
При этом бактерии влияют и на микробное сообщество затопленной почвы, что может приводить к существенному уменьшению образования метана.
«Три в одном»: как бактерии помогают рису.
Главная особенность исследованных штаммов заключается в их комплексном действии.
1. Делают фосфор доступнее для растений.
Фосфор является одним из важнейших элементов питания риса, однако значительная его часть может находиться в почве в труднорастворимых соединениях.
Бактерии выделяют органические кислоты, которые способствуют разрушению устойчивых химических соединений и переводу фосфора в форму, более доступную корневой системе растений.
В результате рис получает возможность эффективнее использовать уже присутствующие в почве запасы питательных веществ.
2. Фиксируют атмосферный азот.
Еще одной важной особенностью бактерий является азотфиксация.
Микроорганизмы способны связывать молекулярный азот из атмосферы и преобразовывать его в соединения, которые могут участвовать в питании растений.
Это открывает возможность частично снижать зависимость хозяйств от минеральных азотных удобрений.
3. Снижают образование метана.
Наиболее заметный результат связан с влиянием бактерий на выбросы парниковых газов.
В затопленной почве рисовых чеков активно работают метаногенные микроорганизмы, участвующие в образовании метана.
Rhodobacter sphaeroides и Blastochloris sulfoviridis используют органические вещества и энергию света, конкурируя с другими участниками микробного сообщества за доступные ресурсы.
За счет изменения микробного баланса интенсивность образования метана в эксперименте снизилась на 75,2%.
Почему такая технология интересна рисоводам.
Обычно задачи питания растений и сокращения выбросов решаются разными способами.
Для обеспечения риса азотом и фосфором используются соответствующие удобрения, а для управления почвенной микрофлорой могут применяться отдельные биологические препараты.
Исследованные бактерии потенциально способны объединить несколько функций в одном решении:
- повышать доступность почвенного фосфора;
- участвовать в обеспечении растений азотом;
- уменьшать образование метана в рисовых чеках.
Именно поэтому такую технологию можно рассматривать как потенциальный биологический комплекс «3 в 1».
Бактерии могут стать основой новых биопрепаратов.
Полученные результаты позволяют рассматривать изученные штаммы как перспективную основу для разработки биологических препаратов для рисоводства.
В дальнейшем такие продукты могут использоваться для сокращения расхода отдельных видов минеральных удобрений и уменьшения экологической нагрузки от производства риса.
Особый интерес технология представляет для регионов, где рис выращивается на кислых почвах и где эффективность традиционных систем питания растений ограничена особенностями почвенной химии.
Снижение метана становится важной задачей мирового рисоводства.
Рис остается одной из ключевых продовольственных культур мира, поэтому даже относительно небольшие изменения технологии его выращивания могут иметь заметный экологический эффект.
Использование микроорганизмов, которые одновременно помогают растениям получать необходимые элементы питания и воздействуют на процессы образования метана, показывает перспективность биологических методов управления экосистемой рисового чека.
Если эффективность бактерий подтвердится в масштабных полевых испытаниях, подобные биопрепараты смогут стать одним из инструментов перехода к более ресурсосберегающему и экологичному производству риса.